package stmo.树.堆;


/**
 *  堆
 */

public class Heap<T extends Comparable<T>>{

    //存储堆中的元素
    private T[] item;

    //记录堆中元素的个数
    private int N;

    public Heap(int capacity) {
        this.item = (T[]) new Comparable[capacity+1];
        this.N = 0;
    }
    //判断堆中索引i处的元素是否小于索引j处的元素
    private boolean less(int i,int j) {
        return item[i].compareTo(item[j]) < 0;
    }

    //交换堆中i索引和j索引处的值
    private void exch(int i,int j) {
        T temp = item[i];
        item[i] = item[j];
        item[j] = temp;
    }

    //往堆中插入一个元素
    public void insert(T t) {
        item[++N] = t;
        swim(N);
    }

    //使用上浮算法，使索引k处的元素能在堆中处于一个正确的位置
    private void swim(int k) {
        //通过循环，不断的比较当前结点的值和其父结点的值，如果发现父结点的值比当前结点的值小，则交换位置
        while (k > 1) {
            //比较当前结点和其父结点
            if (less(k/2,k)) {
                exch(k/2,k);
            }
            k = k/2;
        }
    }

    //删除堆中最大的元素，并返回这个元素
    public T delMax() {
        T max = item[1];
        //交换索引1处的元素和最大索引处的元素，让完全二叉树中最右侧的元素变为临时根结点
        exch(1,N);
        //最大索引处的元素删除
        item[N] = null;
        //元素个数-1
        N--;
        //通过下沉调整堆，让堆重新有序
        sink(1);
        return max;
    }

    //使用下沉算法，使索引k处的元素能在堆中处于一个正确的位置
    private void sink(int k) {
        //通过循环不断对比当前k结点和其左子结点2*k以及右子结点2k+1中较大值的元素大小，如果当前结点小，则需要交换位置
        while (2*k <= N){
            //获取当前结点的子结点中的较大结点
            int max;    //记录较大结点所在的索引
            if (2*k+1 <= N) {
                if (less(2*k,2*k+1)){
                    max = 2*k+1;
                }else {
                    max = 2*k;
                }
            }else {
                max = 2*k;
            }
            //比较当前结点和较大结点的值
            if (less(max,k)){
                break;
            }
            //交换k索引处的值和max索引处的值
            exch(k,max);
            //变换k的值
            k = max;
        }
    }
}
